论文部分内容阅读
含能材料在常温常压、不受外界刺激的情况下,会发生缓慢的热分解反应。因此,含能材料无论是在生产、使用还是运输、贮存的过程中,其热安定性已成为了人们关注的焦点。本课题组前期自主研制的等温热分解量气装置,经过前后多次的完善和改进,最终能够进行较长周期(数月)的等温热分解实验,获得含能材料的热分解反应动力学参数、反应机理,对贮存寿命进行评估。本文采用等温热分解量气装置对CL-20/HMX共晶、季戊四醇四硝酸酯、N-脒基脲二硝酰胺盐、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮、硝基胍、高品质硝基胍几种典型含能材料进行等温热分解及机理研究。(1)采用自制的等温热分解量气装置对CL-20/HMX共晶热分解过程进行研究,得到403.15 K443.15 K五个较低温度下的热分解气体压力随时间变化曲线,并获得相应的热分解动力学参数和反应机理函数。同时,在443.15 K463.15 K的温度范围内对CL-20/HMX共晶进行全分解实验,研究其热分解机理。在获得的CL-20/HMX共晶压力-时间曲线上存在明显的拐点,利用HPLC、FT-IR和SEM对不同分解深度的残留相进行表征。结果表明,共晶热分解是一个耦合过程,拐点前CL-20和HMX均分解,但主要分解成分为CL-20,而拐点后CL-20分解完全,HMX分解速率增大。获得CL-20/HMX共晶拐点前的Ea值为149.3 kJ·mol-1,各温度均遵循33号机理函数,即反应级数n=2;拐点后的Ea值为169.0 kJ·mol-1,各温度均遵循14号机理函数,即Avrami-Erofeev方程。(2)采用自制的等温热分解量气装置对几种典型单质炸药PETN、FOX-12、NTO、NQ、D-NQ进行等温热分解研究,记录五种炸药热分解放出气体的压力随时间变化曲线,获得五种试样的等温热分解动力学参数、反应最佳机理函数。引用经验方程计算得到五种炸药达到一定分解深度的时间,并以分解深度0.1%作为寿命终点,预估五种试样在298.15 K下的贮存寿命。采用FT-IR和SEM等分析手段对五种试样的原料和不同分解深度的残留相进行表征分析,提出可能的热分解机理。